(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置情報と周波数情報が対応付けられた位置／周波数リストを保持する保持部と；
基地局から受信される位置情報に対応する周波数情報を前記位置／周波数リストから抽出して使用可能周波数リストを作成するリスト作成部と；
前記リスト作成部により作成された前記使用可能周波数リストを前記基地局に送信するリスト送信部と；
を備え、
前記リスト作成部は、前記基地局に属する通信端末の数に基づいて前記使用可能周波数リストを作成する、管理サーバ。
【請求項２】
前記管理サーバは、前記基地局に送信した前記使用可能周波数リストと、前記基地局から返送される使用可能周波数リストとを比較するリスト比較部をさらに備える、請求項１に記載の管理サーバ。
【請求項３】
前記リスト作成部は、セル領域が重なる複数の基地局に対する使用可能周波数リストには同一の周波数情報が含まれないように前記複数の基地局の各々に対して前記使用可能周波数リストを作成する、請求項２に記載の管理サーバ。
【請求項４】
前記リスト作成部は、複数の基地局から受信される前記複数の基地局の各々における無線設定情報を用いて前記複数の基地局の各々に対して前記使用可能周波数リストを作成する、請求項３に記載の管理サーバ。
【請求項５】
前記リスト作成部は、２以上の基地局からなるグループに属する基地局から前記使用可能周波数リストの作成または再作成を要求された場合、前記グループに属する各基地局の前記使用可能周波数リストを再作成する、請求項４に記載の管理サーバ。
【請求項６】
前記基地局に属する通信端末の数は、各通信端末が要求するＱｏｓに応じて重み付けされた数である、請求項１に記載の管理サーバ。
【請求項７】
前記リスト作成部は、前記基地局に属する通信端末の数が多いほど、前記基地局に対する前記使用可能周波数リストに広い周波数帯域を割り当てる、請求項１に記載の管理サーバ。
【請求項８】
基地局であって、
通信端末と無線通信する無線通信部と；
位置情報を取得する位置情報取得部と；
前記位置情報取得部により取得された位置情報を、当該位置情報に対応する周波数を抽出して使用可能周波数リストを作成する管理サーバに送信する位置情報送信部と；
前記管理サーバから受信される前記使用可能周波数リストに従って前記無線通信部の搬送波周波数を設定する周波数設定部と；
を備え、
前記使用可能周波数リストに含まれる周波数は前記基地局に属する通信端末の数に依存する、基地局。
【請求項９】
通信端末と無線通信する無線通信部、
前記無線通信部の搬送波周波数を設定する周波数設定部、
位置情報を取得する位置情報取得部、および、
前記位置情報取得部により取得された位置情報を送信する位置情報送信部、
を有する基地局と；
位置情報と周波数情報が対応付けられた位置／周波数リストを保持する保持部、
前記基地局から受信される位置情報に対応する周波数情報を前記位置／周波数リストから抽出して使用可能周波数リストを作成する作成部、および、
前記作成部により作成された前記使用可能周波数リストを前記基地局に送信するリスト送信部、
を有する管理サーバと；
を備え、
前記周波数設定部は、前記管理サーバから受信される前記使用可能周波数リストに従って前記無線通信部の搬送波周波数を設定し、
前記作成部は、前記基地局に属する通信端末の数に基づいて前記使用可能周波数リストを作成する、通信システム。
【請求項１０】
基地局が位置情報を取得するステップと；
前記基地局が、位置情報と周波数情報が対応付けられた位置／周波数リストを保持する管理サーバに、取得した位置情報を送信するステップと；
前記管理サーバが、前記基地局から受信される位置情報に対応する周波数情報を前記位置／周波数リストから抽出して使用可能周波数リストを作成するステップと；
前記管理サーバが、前記使用可能周波数リストを前記基地局に送信するステップと；
前記基地局が、前記管理サーバから受信される前記使用可能周波数リストに従って搬送波周波数を設定するステップと；
を含み、
前記使用可能周波数リストを作成するステップは、前記基地局に属する通信端末の数に基づいて前記使用可能周波数リストを作成することを含む、通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管理サーバ、基地局、通信システム、および通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２００２年より、日本で第３世代と呼ばれる３Ｇ方式の携帯電話サービスが開始された。当初は、音声やメールなどの小容量のパケット伝送が主なアプリケーションであったが、ＨＳＤＰＡ（Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  Ｄｏｗｎｌｉｎｋ  Ｐａｃｋｅｔ  Ａｃｃｅｓｓ）の導入などにより、音楽ファイルのダウンロード、あるいは共有動画の視聴など、より大きなサイズのパケットのダウンロードが行われるようになってきた。
【０００３】
このように、ダウンロードされるパケット容量の増加に伴い、基地局―端末間の無線通信も拡張され、最大２１Ｍｂｐｓを実現するＨＳＰＡ＋のサービスが開始された。さらに、２０１０年頃には、ダウンリンクにＯＦＤＭＡを使用するＬＴＥ、２０１５年頃には４Ｇのサービス開始も予定され、準固定で最大１Ｇｂｐｓ、移動環境でも最大１００Ｍｂｐｓを実現する世界が訪れようとしている。
【０００４】
上述のような高い通信レートの無線環境を実現するために、セルは、マイクロセル化、ピコセル化していくと考えられる。セルエッジでの不感エリアの無線環境は、中継局を配置すること等によりある程度改善することはできるが、基地局のリソースが不足している場合には、中継局を配置することによる効果も薄れることが懸念される。
【０００５】
このため、ＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ  Ｔｏ  Ｔｈｅ  Ｈｏｍｅ）を有する屋内においては、フェムトセル基地局と呼ばれる小型基地局を配置することにより、屋外の無線リソースに負荷をかけることなく、高速なデータ通信環境を実現することが期待されている。
【０００６】
また、場所、地域ごとで未使用な周波数帯であるホワイトスペースに関して、ホワイトスペース内の周波数帯が利用されていないと判断できれば、無免許でこの周波数帯を利用することが可能になりつつある。このため、今後、局所的に未使用な周波数帯を公正かつ有効に活用するための技術が重要になると推測される。
【０００７】
さらに、将来的には、公衆用のマクロセルに干渉を与えないことを条件に、通信事業者に割り当てられた周波数帯の自由な利用を許可する「家庭内特区」のようなものが認められる可能性がある。このような場合、各通信事業者に割り当てられた周波数帯での運用を想定した現在のフェムトセル基地局の構成は必ずしも効率的ではない。
【０００８】
このため、自律分散的に周波数帯を設定する基地局の構成も検討され始めている。例えば、基地局にモニターすべき周波数帯情報を格納し、各周波数帯の受信電力を検出し、受信電力が閾値以下である周波数帯の利用は公衆用のマクロセルに干渉を与えないと判断し、この周波数帯を搬送波周波数として利用する構成が考えられる。また、中央制御的な構成として、特許文献１には、通知される周波数帯に基づいて搬送波周波数を設定するリピータが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２６０３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、上記の基地局における受信電力に基づいて搬送波周波数を設定する構成では、例えば受信電力の測定手段が故障していた場合に、公衆用のマクロセルに干渉を与える周波数帯を誤って搬送波周波数として利用してしまう問題が内在する。また、上記の中央制御的に搬送波周波数を設定する構成では、中央制御局が対象局（リピータ）の位置情報を用いずに周波数帯を割り当てるので、この対象局による通信が干渉の原因となってしまう場合が想定される。
【００１１】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、基地局の位置に応じて周波数を適切に割り当てることにより、基地局による通信が干渉の原因となる場合を抑制することが可能な、新規かつ改良された管理サーバ、基地局、通信システム、および通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、位置情報と周波数情報が対応付けられた位置／周波数リストを保持する保持部と、基地局から受信される位置情報に対応する周波数情報を前記位置／周波数リストから抽出して使用可能周波数リストを作成するリスト作成部と、前記リスト作成部により作成された前記使用可能周波数リストを前記基地局に送信するリスト送信部と、を備える管理サーバが提供される。
【００１３】
前記管理サーバは、前記基地局に送信した前記使用可能周波数リストと、前記基地局から返送される使用可能周波数リストとを比較するリスト比較部をさらに備えてもよい。
【００１４】
前記リスト作成部は、セル領域が重なる複数の基地局に対する使用可能周波数リストには同一の周波数情報が含まれないように前記複数の基地局の各々に対して前記使用可能周波数リストを作成してもよい。
【００１５】
前記リスト作成部は、複数の基地局から受信される前記複数の基地局の各々における無線設定情報を用いて前記複数の基地局の各々に対して前記使用可能周波数リストを作成してもよい。
【００１６】
前記リスト作成部は、２以上の基地局からなるグループに属する基地局から前記使用可能周波数リストの作成または再作成を要求された場合、前記グループに属する各基地局の前記使用可能周波数リストを再作成してもよい。
【００１７】
前記リスト作成部は、前記基地局に属する通信端末の数に基づいて前記使用可能周波数リストを作成してもよい。
【００１８】
前記リスト作成部は、前記基地局に属する通信端末の数が多いほど、前記基地局に対する前記使用可能周波数リストに広い周波数帯域を割り当ててもよい。
【００１９】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、通信端末と無線通信する無線通信部と、位置情報を取得する位置情報取得部と、前記位置情報取得部により取得された位置情報を、当該位置情報に対応する周波数を抽出して使用可能周波数リストを作成する管理サーバに送信する位置情報送信部と、前記管理サーバから受信される前記使用可能周波数リストに従って前記無線通信部の搬送波周波数を設定する周波数設定部と、を備える基地局が提供される。
【００２０】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、通信端末と無線通信する無線通信部、前記無線通信部の搬送波周波数を設定する周波数設定部、位置情報を取得する位置情報取得部、および、前記位置情報取得部により取得された位置情報を送信する位置情報送信部、を有する基地局と、位置情報と周波数情報が対応付けられた位置／周波数リストを保持する保持部、前記基地局から受信される位置情報に対応する周波数情報を前記位置／周波数リストから抽出して使用可能周波数リストを作成する作成部、および、前記作成部により作成された前記使用可能周波数リストを前記基地局に送信するリスト送信部、を有する管理サーバと、を備え、前記周波数設定部は、前記管理サーバから受信される前記使用可能周波数リストに従って前記無線通信部の搬送波周波数を設定する、通信システムが提供される。
【００２１】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、基地局が位置情報を取得するステップと、前記基地局が、位置情報と周波数情報が対応付けられた位置／周波数リストを保持する管理サーバに、取得した位置情報を送信するステップと、前記管理サーバが、前記基地局から受信される位置情報に対応する周波数情報を前記位置／周波数リストから抽出して使用可能周波数リストを作成するステップと、前記管理サーバが、前記使用可能周波数リストを前記基地局に送信するステップと、前記基地局が、前記管理サーバから受信される前記使用可能周波数リストに従って搬送波周波数を設定するステップと、を含む通信方法が提供される。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように本発明によれば、基地局の位置に応じて周波数を適切に割り当てることにより、基地局による通信が干渉の原因となる場合を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態による通信システムの全体構成を示した説明図である。
【図２】比較例にかかるフェムトセル基地局の構成を示した説明図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による管理サーバおよびフェムトセル基地局３０の構成を示した機能ブロック図である。
【図４】無線通信部の構成を示した説明図である。
【図５】未使用周波数リストの具体例を示した説明図である。
【図６】使用可能周波数リスト作成部による使用可能周波数リストの作成処理を模式的に示した説明図である。
【図７】フェムトセル基地局の設置位置と使用可能周波数の関係を示した説明図である。
【図８】フェムトセル基地局の設置位置と使用可能周波数の関係を示した説明図である。
【図９】フェムトセル基地局の設置位置と使用可能周波数の関係を示した説明図である。
【図１０】第１の実施形態による通信システムの動作を示したシーケンス図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態による管理サーバおよびフェムトセル基地局の構成を示した機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２５】
また、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素を、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合もある。例えば、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成を、必要に応じてフェムトセル基地局３０Ａ、３０Ｂのように区別する。ただし、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、同一符号のみを付する。例えば、フェムトセル基地局３０Ａ、３０Ｂを特に区別する必要が無い場合には、単にフェムトセル基地局３０と称する。  
【００２６】
また、以下に示す項目順序に従って当該「発明を実施するための形態」を説明する。
１．通信システムの全体構成
２．第１の実施形態
２−１．第１の実施形態による管理サーバおよびフェムトセル基地局の構成
２−２．第１の実施形態による通信システムの動作
３．第２の実施形態
４．まとめ
【００２７】
＜１．通信システムの全体構成＞
まず、図１を参照し、本発明の第１の実施形態および第２の実施形態による通信システム１の全体構成を説明する。
【００２８】
図１は、本発明の実施形態による通信システム１の全体構成を示した説明図である。図１に示したように、本発明の実施形態による通信システム１は、管理サーバ１０と、インターネット１２と、フェムトセル基地局３０Ａおよび３０Ｂと、通信端末２０Ａ〜２０Ｃと、を備える。
【００２９】
フェムトセル基地局３０は、例えば３ＧＰＰで標準化されたＵＭＴＳ携帯電話無線方式に対応した屋内用小型基地局であって、ＵＭＴＳ方式に対応する携帯電話インタフェースを有する通信端末２０と接続できる。例えば、図１に示した例では、フェムトセル基地局３０Ａは通信端末２０Ａおよび２０Ｂと接続され、フェムトセル基地局３０Ｂは通信端末２０Ｃと接続されている。また、このフェムトセル基地局３０は、ＢＢ（ブロードバンド）モデムやＢＢ回線、およびインターネット１２などを介して管理サーバ１０と接続される。
【００３０】
なお、フェムトセル基地局３０は、通信端末２０との通信を制御する基地局の一例に過ぎず、基地局はフェムトセル基地局３０に限定されない。例えば、マイクロセル基地局、ピコセル基地局、およびマクロセル基地局―通信端末２０間の通信を中継する中継局などの基地局にも本発明の実施形態を適用できる。また、図１においては管理サーバ１０に２つのフェムトセル基地局３０Ａおよび３０Ｂのみが接続される例を示しているが、実際には、多数のフェムトセル基地局３０が管理サーバ１０に接続されることが想定される。
【００３１】
通信端末２０は、フェムトセル基地局３０を介して他の通信装置とデータ通信を行うことができる。例えば、通信端末２０は、フェムトセル基地局３０を介し、音声通話や、映像データや音声データなどのコンテンツデータを送受信することが可能である。
【００３２】
なお、図１においては通信端末２０の一例として携帯電話を示しているが、通信端末２０のハードウェアは携帯電話に限定されない。例えば、通信端末２０は、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、家庭用映像処理装置（ＤＶＤレコーダ、ビデオデッキなど）、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）、家庭用ゲーム機器、家電機器などの情報処理装置であってもよい。また、通信端末２０は、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）、携帯用音楽再生装置、携帯用映像処理装置、携帯用ゲーム機器などの情報処理装置であってもよい。
【００３３】
管理サーバ１０は、例えば通信事業者網（通信事業者のコアネットワーク）に配置され、フェムトセル基地局３０や通信端末２０などの認証を行う。また、管理サーバ１０は、場所ごとに例えばマクロセル基地局により使用されていない周波数帯を示す未使用周波数リスト（位置／周波数リスト）を保持している。
【００３４】
ここで、フェムトセル基地局が設置位置における未使用周波数を搬送波周波数として設定する方法として、フェムトセル基地局が自律的に未使用周波数を検出する方法も考えられる。以下、図２を参照し、フェムトセル基地局が自律的に未使用周波数を検出する方法について具体的に説明する。
【００３５】
図２は、比較例にかかるフェムトセル基地局９０の構成を示した説明図である。図２に示したように、比較例にかかるフェムトセル基地局９０は、モニター周波数情報保持部９２と、受信レベル検出部９４と、利用周波数決定部９６と、周波数設定部９８と、を備える。
【００３６】
モニター周波数情報保持部９２には、モニターすべき周波数の情報が保持されており、受信レベル検出部９４は、モニター周波数情報保持部９２に保持されている情報の示す周波数の受信レベルを検出する。
【００３７】
ここで、受信レベル検出部９４により検出された受信レベルが閾値以下である周波数の利用が公衆用のマクロセルに与える干渉は限定的であると考えられる。このため、利用周波数決定部９６は、受信レベル検出部９４により検出された受信レベルが閾値以下である周波数を利用周波数として決定する。そして、周波数設定部９８が、利用周波数決定部９６により決定された利用周波数を搬送波周波数として設定する。
【００３８】
しかし、このフェムトセル基地局９０の構成では、受信レベル検出部９４が故障していた場合、公衆用のマクロセルに干渉を与える周波数を誤って搬送波周波数として設定してしまう問題が内在する。また、この構成では、運用を開始するのが遅いフェムトセル基地局９０ほど、先に運用を開始しているフェムトセル基地局９０による周波数の利用により、利用できる周波数が少なくなってしまうことが想定される。すなわち、運用開始タイミングの前後関係によって不公平が生じかねない。
【００３９】
また、フェムトセル基地局９０による無線サービスが利用されない時間帯も多く存在することが想定されるので、無線サービスの需要に応じて可変的に周波数帯域を割り当てる仕組みも重要になると考えられる。
【００４０】
そこで、上記の実情を一着眼点にして本発明の第１および第２の実施形態を創作するに至った。本発明の実施形態によれば、フェムトセル基地局３０による通信が干渉の原因となる場合を抑制すること、運用開始タイミングの前後関係による不公平性を改善すること、および割り当てる周波数帯域を動的に変更することができる。以下、このような本発明の第１の実施形態および第２の実施形態について詳細に説明する。
【００４１】
＜２．第１の実施形態＞
（２−１．第１の実施形態による管理サーバおよびフェムトセル基地局の構成）
図３は、本発明の第１の実施形態による管理サーバ１０およびフェムトセル基地局３０の構成を示した機能ブロック図である。
【００４２】
図３に示したように、管理サーバ１０は、未使用周波数リスト保持部１１０と、リスト比較部１３０と、ネットワーク通信部１４０と、使用可能周波数リスト作成部１５０と、を備える。また、フェムトセル基地局３０は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）アンテナ３１０と、ＧＰＳ受信部３２０と、認証用メモリーカード３３０と、ネットワーク通信部３４０と、周波数設定部３５０と、無線通信部３６０と、を備える。
【００４３】
フェムトセル基地局３１０のＧＰＳアンテナ３１０は、地球を旋回する人工衛星から送信される航法メッセージを受信する。ＧＰＳ受信部３２０は、ＧＰＳアンテナ３１０により複数の人工衛星から受信された航法メッセージに基づき、フェムトセル基地局３０の位置情報を取得する。
【００４４】
このように、ＧＰＳアンテナ３１０およびＧＰＳ受信部３２０は、フェムトセル基地局３０の位置情報を取得する位置情報取得部として機能する。ただし、ＧＰＳアンテナ３１０およびＧＰＳ受信部３２０は、位置情報取得部の機能を実現するための一構成例に過ぎず、位置情報取得部の機能は他の構成によって実現されてもよい。例えば、マクロセル基地局や無線ＬＡＮ基地局（アクセスポイント）などから送信される無線信号の受信電力、受信タイミングに基づいて現在の位置情報を取得する構成も適用可能である。
【００４５】
認証用メモリーカード３３０には認証情報が格納されており、この認証情報に基づいて管理サーバ１０とフェムトセル基地局３０の認証が行われる。かかる構成により、不正なフェムトセル基地局３０が接続、運用されることを防止できる。なお、この認証メモリーカード３３０は、例えばフェムトセル基地局３０の契約者によって装着されるＵＳＩＭ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｉｄｅｎｔｉｔｙ  Ｍｏｄｕｌｅ）であってもよい。
【００４６】
ネットワーク通信部３４０は、インターネット１２を介して管理サーバ１０と多様な情報を送受信する。例えば、ネットワーク通信部３４０は、ＧＰＳ受信部３２０により間欠的に取得されるフェムトセル基地局３０の位置情報を送信する位置情報送信部として機能する。また、ネットワーク通信部３４０は、管理サーバ１０から使用可能周波数リストを受信したり、無線通信部３６０の無線設定情報を管理サーバ１０に送信したり、定期的、あるいは、管理サーバ１０からの指示に従い、管理サーバ１０から受信した使用可能周波数リストを返信したりする。
【００４７】
周波数設定部３５０は、ネットワーク通信部３４０により管理サーバ１０から受信された使用可能周波数リストに基づき、無線通信部３６０の搬送波周波数を設定する。具体的には、使用可能周波数リストにはフェムトセル基地局３０による利用が許可された周波数帯が記載されており、周波数設定部３５０は、使用可能周波数リストに記載されているいずれかの周波数帯を無線通信部３６０の搬送波周波数として設定する。
【００４８】
無線通信部３６０は、通信端末２０とのインタフェースである。無線通信部３６０は、通信端末２０への無線信号の送信、および通信端末２０からの無線信号の受信を、周波数設定部３５０により設定された搬送波周波数を利用して行う。以下、図４を参照し、無線通信部３６０の詳細な構成を説明する。
【００４９】
図４は、無線通信部３６０の構成を示した説明図である。図４に示したように、無線通信部３６０は、無線アンテナ３６２と、アンテナ共用器３６４と、受信処理部３６６と、送信処理部３６８と、を備える。
【００５０】
受信時には、無線アンテナ３６２と受信処理部３６６がアンテナ共用器３６４により接続される。そして、無線アンテナ３６２は受信した無線信号を電気的な受信信号に変換して受信処理部３６６に供給する。受信処理部３６６は、周波数設定部３５０により設定された搬送波周波数の周波数帯の情報を取得するよう受信処理（例えば、ダウンコンバージョン）を行う。
【００５１】
送信時には、無線アンテナ３６２と送信処理部３６８がアンテナ共用器３６４により接続される。そして、送信処理部３６８は、周波数設定部３５０により設定された搬送波周波数の周波数帯で無線信号が送信されるように送信信号を処理（例えば、アップコンバージョン）し、無線アンテナ３６２が送信処理部３６８から供給される送信信号に基づいて無線信号を送信する。
【００５２】
なお、周波数設定部３５０は、使用可能周波数リストに記載されている全ての周波数帯を搬送波周波数として設定してもよいし、使用可能周波数リストに記載されているうちの一部の周波数帯を搬送波周波数として設定してもよい。また、周波数設定部３５０は、搬送波周波数だけでなく、変調方式、送信パワー、およびスクランブルコードなどの無線パラメータを可変的に制御することも可能である。
【００５３】
管理サーバ１０のネットワーク通信部１４０は、インターネット１２を介してフェムトセル基地局３０と多様な情報を送受信する。例えば、ネットワーク通信部１４０は、使用可能周波数リスト作成部１５０により作成された使用可能周波数リストを送信するリスト送信部として機能する。また、ネットワーク通信部１４０は、フェムトセル基地局３０から間欠的にフェムトセル基地局３０の位置情報を受信したり、フェムトセル基地局３０から無線設定情報を受信した、フェムトセル基地局３０から返送される使用可能周波数リストを受信したりする。
【００５４】
未使用周波数リスト保持部１１０は、局所的に使用されていない未使用周波数情報からなる未使用周波数リスト（位置／周波数リスト）を保持する。この未使用周波数リストにおいては、図５に示したように、場所（位置情報）と未使用周波数帯域とが対応付けられている。図５に示した例では、場所Ａにおいては周波数帯域ｆ１、ｆ２、およびｆ３が未使用周波数帯域である。
【００５５】
なお、各場所の表現方法は特に限定されない。例えば、「北緯３５．０１〜０２、東経１３５．０１〜１３５．０３」のように緯度範囲および経度範囲で各場所を表現してもよいし、「中心位置：北緯３５．０１、半径５００ｍ」のように中心位置と半径距離で各場所を表現してもよい。
【００５６】
使用可能周波数リスト作成部１５０（リスト作成部）は、未使用周波数リスト保持部１１０に保持されている未使用周波数リスト、およびネットワーク通信部１４０によりフェムトセル基地局３０から受信されるフェムトセル基地局３０の位置情報に基づき、フェムトセル基地局３０に対する使用可能周波数リストを作成する。
【００５７】
具体的には、使用可能周波数リスト作成部１５０は、フェムトセル基地局３０の位置情報に対応する未使用周波数を未使用周波数リストから抽出して使用可能周波数リストを作成する。例えば、フェムトセル基地局３０の位置情報が場所Ａの範囲内である場合、使用可能周波数リスト作成部１５０は、図５に示した未使用周波数リストから周波数ｆ１、ｆ２およびｆ３を抽出し、周波数ｆ１、ｆ２およびｆ３からなる使用可能周波数リストを作成する。
【００５８】
なお、フェムトセル基地局３０は、使用可能周波数リストに含まれる全ての周波数を利用するとは限らない。例えば、フェムトセル基地局３０は、周波数ｆ１、ｆ２およびｆ３からなる使用可能周波数リストから、周波数ｆ１のみを利用する場合もある。このような場合に備え、使用可能周波数リスト作成部１５０は、フェムトセル基地局３０から受信される無線設定情報に基づき、フェムトセル基地局３０が利用中の周波数を把握し、フェムトセル基地局３０に対する使用可能周波数リストを再作成してもよい。例えば、フェムトセル基地局３０が周波数ｆ１のみを利用している場合、使用可能周波数リスト作成部１５０は、周波数ｆ１のみからなる使用可能周波数リストを再作成してもよい。かかる構成により、周波数ｆ２およびｆ３などの他の周波数を他のフェムトセル基地局３０に使用可能周波数として割り当てることが可能となる。
【００５９】
このように、使用可能周波数リスト作成部１５０を管理サーバ１０に設けることにより、少なくとも公衆サービスを行う免許を有する、あるいはそれに相当する信頼性が担保される業者によって使用可能周波数リスト作成部１５０が管理されるので、システムのセキュリティを確保することができる。
【００６０】
また、フェムトセル基地局３０は間欠的に位置情報を管理サーバ１０に送信する。このため、故意、過失にかかわらず、フェムトセル基地局３０の設置位置が移動した場合でも、使用可能周波数リスト作成部１５０は、移動後の設置位置に応じて使用可能周波数リストを作成できるので、干渉の原因となる周波数帯がフェムトセル基地局３０により利用される場合を防止できる。
【００６１】
なお、ＧＰＳ受信部３２０の故障などによりフェムトセル基地局３０から位置情報が受信されない場合も考えられる。このような場合、使用可能周波数リスト作成部１５０は、フェールセーフ制御として、フェムトセル基地局３０の契約者情報に含まれる住所に基づいて使用可能周波数リストを作成してもよい。
【００６２】
また、管理サーバ１０のリスト比較部１３０は、フェムトセル基地局３０に送信した使用可能周波数リストと、フェムトセル基地局３０から返送される使用可能周波数リストとを比較する。かかる構成により、フェムトセル基地局３０側で使用可能周波数リストが不正に書き換えられ、違法な周波数帯が利用されてしまう場合を防止することができる。
【００６３】
（使用可能周波数リストの作成方法）
ここで、使用可能周波数リストの作成方法をより詳細に説明する。上記では、フェムトセル基地局３０から受信される位置情報を作成に利用する例を説明したが、以下では、位置情報に加え、フェムトセル基地局３０における無線設定情報も利用する例を説明する。
【００６４】
図６は、使用可能周波数リスト作成部１５０による使用可能周波数リストの作成処理を模式的に示した説明図である。図６に示したように、使用可能周波数リスト作成部１５０は、各フェムトセル基地局３０から受信される各々の位置情報および無線設定情報と、未使用周波数リスト保持部１１０に保持されている未使用周波数リストに基づき、各フェムトセル基地局３０に対する使用可能周波数リストを作成する。なお、無線設定情報としては、搬送波として利用している周波数帯域、変調方式、および送信パワーなどの多様な無線パラメータが挙げられる。
【００６５】
例えば、各フェムトセル基地局３０から受信される情報に基づき、図７に示したように場所Ａの範囲内に設置されたフェムトセル基地局３０Ａの近傍に他のフェムトセル基地局３０が存在しないと判断される場合を考える。この場合、使用可能周波数リスト作成部１５０は、場所Ａにおいて使用されていない周波数ｆ１、ｆ２およびｆ３を全てフェムトセル基地局３０Ａに使用可能周波数として割り当てることができる。
【００６６】
また、各フェムトセル基地局３０から受信される情報に基づき、図７に示したように場所Ａの範囲内にフェムトセル基地局３０Ａおよび３０Ｂが存在すると判断される場合を考える。ここで、フェムトセル基地局３０Ａのセル領域の半径ｒｘの二乗は、フェムトセル基地局３０Ａの送信パワーに比例し、フェムトセル基地局３０Ｂのセル領域の半径ｒｙの二乗は、フェムトセル基地局３０Ｂの送信パワーに比例する。このため、フェムトセル基地局３０Ａおよび３０Ｂの各々のセル領域の半径ｒｘおよびｒｙは、無線設定情報に含まれる送信パワーに基づいて算出することができる。
【００６７】
上記計算により、フェムトセル基地局３０Ａおよび３０Ｂのセル領域が図８に示したように重ならないと判断される場合、フェムトセル基地局３０Ａおよび３０Ｂが同一周波数を利用しても干渉は発生しないと考えられる。このため、使用可能周波数リスト作成部１５０は、場所Ａにおいて使用されていない周波数ｆ１、ｆ２およびｆ３を全てフェムトセル基地局３０Ａおよび３０Ｂの各々に使用可能周波数として割り当てることができる。
【００６８】
その後、図９に示したように、フェムトセル基地局３０Ａおよび３０Ｂのセル領域とセル領域が重なる位置でフェムトセル基地局３０Ｃの運用が開始される場合を考える。使用可能周波数リスト作成部１５０は、干渉防止のため、セル領域が重なる複数のフェムトセル基地局３０に対する使用可能周波数リストには同一の周波数が含まれないように複数のフェムトセル基地局３０の各々に対して使用可能周波数リストを作成する。したがって、上記のようにフェムトセル基地局３０Ｃの運用が開始される場合、未使用周波数ｆ１、ｆ２およびｆ３は全てフェムトセル基地局３０Ａおよび３０Ｂに割当済みである状態では、フェムトセル基地局３０Ｃに使用可能周波数を割り当てることができない。
【００６９】
そこで、本実施形態においては、運用開始タイミングの前後関係によって不公平が生じないよう、フェムトセル基地局３０Ｃの運用開始に際してフェムトセル基地局３０Ａおよび３０Ｂに対する使用可能周波数リストも再作成する構成を採用する。
【００７０】
例えば、使用可能周波数リスト作成部１５０は、フェムトセル基地局３０Ｃの運用が開始される場合、図９に示したように、フェムトセル基地局３０Ａに対しては周波数ｆ１からなる使用可能周波数リストを再作成し、フェムトセル基地局３０Ｂに対しては周波数ｆ３からなる使用可能周波数リストを再作成し、フェムトセル基地局３０Ｃに対しては周波数ｆ２からなる使用可能周波数リストを作成する。
【００７１】
以上説明したように、新たなフェムトセル基地局の運用が開始される場合にこのフェムトセル基地局とセル領域が重なる他のフェムトセル基地局に対する使用可能周波数リストを再作成することにより、各フェムトセル基地局の運用開始タイミングの前後関係に依存せず、各フェムトセル基地局が周波数資源を公平かつ有効に活用することが可能となる。
【００７２】
なお、上記では、新たなフェムトセル基地局とセル領域が重なる既存のフェムトセル基地局の使用可能周波数リストを再作成する例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、管理サーバ１０は、フェムトセル基地局３０またはＢＢ回線の契約者情報に含まれる住所に基づいて複数のフェムトセル基地局３０をグルーピングし、グループ単位で使用可能周波数リストを再作成してもよい。
【００７３】
また、使用可能周波数リストを再作成するタイミングは新たなフェムトセル基地局が運用を開始するタイミングに限定されない。例えば、使用可能周波数リスト作成部１５０は、既存のフェムトセル基地局３０からの要求に応じ、セル領域が重なる、またはグループ内の複数のフェムトセル基地局３０の使用可能周波数リストを再作成してもよい。
【００７４】
（２−２．第１の実施形態による通信システムの動作）
以上、第１の実施形態によるフェムトセル基地局３０および管理サーバ１０の構成を説明した。続いて、図１０を参照し、第１の実施形態による通信システム１の動作を説明する。
【００７５】
図１０は、第１の実施形態による通信システム１の動作を示したシーケンス図である。図１０に示したように、まず、フェムトセル基地局３０のＧＰＳ受信部３２０がフェムトセル基地局３０の位置情報を取得する（Ｓ２１０）。そして、フェムトセル基地局３０のネットワーク通信部３４０が、ＧＰＳ受信部３２０により取得された位置情報を管理サーバ１０に送信する（Ｓ２２０）。
【００７６】
続いて、管理サーバ１０の使用可能周波数リスト作成部１５０は、未使用周波数リスト保持部１１０に保持されている未使用周波数リスト、およびフェムトセル基地局３０から受信される位置情報に基づき、使用可能周波数リストを作成する（Ｓ２３０）。具体的には、使用可能周波数リスト作成部１５０は、フェムトセル基地局３０の位置情報に対応する未使用周波数を未使用周波数リストから抽出して使用可能周波数リストを作成する。
【００７７】
さらに、管理サーバ１０のネットワーク通信部１４０は、使用可能周波数リスト作成部１５０により作成された使用可能周波数リストをフェムトセル基地局３０に送信する（Ｓ２４０）。
【００７８】
そして、フェムトセル基地局３０の周波数設定部３５０は、管理サーバ１０から使用可能周波数リストが受信されると、使用可能周波数リストに含まれる全ての周波数または一部の周波数を無線通信部３６０の搬送波周波数として設定する（Ｓ２５０）。続いて、フェムトセル基地局３０のネットワーク通信部３４０は、無線通信部３６０の無線設定情報を管理サーバ１０に送信し、管理サーバ１０から受信した使用可能周波数リストを管理サーバ１０に返送する（Ｓ２６０）。
【００７９】
その後、管理サーバ１０のリスト比較部１３０は、フェムトセル基地局３０へ送信した使用可能周波数リストと、フェムトセル基地局３０から返送される使用可能周波数リストとを比較する（Ｓ２７０）。これにより、フェムトセル基地局３０側で使用可能周波数リストが不正に書き換えられ、違法な周波数帯が利用されてしまう場合を防止することができる。
【００８０】
また、管理サーバ１０およびフェムトセル基地局３０がＳ２１０〜Ｓ２７０の処理を繰り返すことにより、フェムトセル基地局３０の設置位置が移動した場合でも、移動後の設置位置に応じた使用可能周波数リストを作成することが可能となる。その結果、干渉の原因となる周波数帯がフェムトセル基地局３０により利用される場合を防止できる。
【００８１】
＜３．第２の実施形態＞
以上、本発明の第１の実施形態を説明した。次に、図１１を参照し、本発明の第２の実施形態を説明する。
【００８２】
図１１は、本発明の第２の実施形態による管理サーバ１０’およびフェムトセル基地局３０’の構成を示した機能ブロック図である。図１１に示したように、管理サーバ１０’は、未使用周波数リスト保持部１１０と、リスト比較部１３０と、ネットワーク通信部１４０と、使用可能周波数リスト作成部１５２と、を備える。また、フェムトセル基地局３０’は、ＧＰＳアンテナ３１０と、ＧＰＳ受信部３２０と、認証用メモリーカード３３０と、ネットワーク通信部３４０と、周波数設定部３５０と、無線通信部３６０と、端末数管理部３７０と、を備える。
【００８３】
なお、本発明の第２の実施形態による管理サーバ１０’およびフェムトセル基地局３０’は、第１の実施形態による管理サーバ１０およびフェムトセル基地局３０と共通する構成を有するので、以下では、第１の実施形態と第２の実施形態の相違点を主に説明する。
【００８４】
フェムトセル基地局３０’の端末数管理部３７０は、フェムトセル基地局３０’に属する通信端末２０の数を管理する。具体的には、端末数管理部３７０は、フェムトセル基地局３０’のセル領域内に存在する通信端末２０またはフェムトセル基地局３０’と接続中の通信端末２０の数を管理する。
【００８５】
フェムトセル基地局３０’のネットワーク通信部３４０は、端末数管理部３７０により管理される端末数をインターネット１２を介して管理サーバ１０’に送信し、当該端末数を管理サーバ１０’のネットワーク通信部１４０が受信する。
【００８６】
管理サーバ１０’の使用可能周波数リスト作成部１５２は、フェムトセル基地局３０’の位置情報および無線設定情報に加え、ネットワーク通信部１４０により受信される端末数に基づいてフェムトセル基地局３０’に対する使用可能周波数リストを作成する。
【００８７】
具体的には、使用可能周波数リスト作成部１５２は、フェムトセル基地局３０’に属する通信端末２０の数が少ない場合、フェムトセル基地局３０’に対して狭い周波数帯域を使用可能周波数として割り当てる。逆に、使用可能周波数リスト作成部１５２は、フェムトセル基地局３０’に属する通信端末２０の数が多い場合、フェムトセル基地局３０’に対して広い周波数帯域を使用可能周波数として割り当てる。また、端末数管理部３７０は、各端末が要求するＱｏＳ(Ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｅｒｖｉｃｅ)の情報を加味して重み付けする機能を持ってもよい。例えば、任意の端末が高いＱｏＳを必要とするアプリケーションを起動した場合には、当該端末を等価的に１台より大きい端末数として管理サーバ１０’に報告することで、フェムトセル基地局３０’に対して広い周波数帯域を使用可能周波数として割り当てることが可能となる。
【００８８】
かかる構成により、各フェムトセル基地局３０’に対して通信需要に応じて周波数資源を動的に割り当てることができるので、各フェムトセル基地局３０’に適正な量の周波数資源を配分することが可能となる。
【００８９】
＜４．まとめ＞
以上説明したように、本発明の実施形態においては、使用可能周波数リスト作成部１５０（１５２）を管理サーバ１０（１０’）に設けることにより、少なくとも公衆サービスを行う免許を有する、あるいはそれに相当する信頼性が担保される業者によって使用可能周波数リスト作成部１５０（１５２）が管理されるので、システムのセキュリティを確保することができる。
【００９０】
また、フェムトセル基地局３０（３０’）は間欠的に位置情報を管理サーバ１０（１０’）に送信する。このため、故意、過失にかかわらず、フェムトセル基地局３０（３０’）の設置位置が移動した場合でも、使用可能周波数リスト作成部１５０（１５２）は、移動後の設置位置に応じて使用可能周波数リストを作成できるので、干渉の原因となる周波数帯がフェムトセル基地局３０により利用される場合を防止できる。
【００９１】
また、管理サーバ１０（１０’）のリスト比較部１３０は、フェムトセル基地局３０（３０’）に送信した使用可能周波数リストと、フェムトセル基地局３０（３０’）から定期的に、あるいは、管理サーバ１０（１０’）からの指示に従い返送される使用可能周波数リストとを比較する。かかる構成により、フェムトセル基地局３０（３０’）側で使用可能周波数リストが不正に書き換えられ、違法な周波数帯が利用されてしまう場合を防止することができる。
【００９２】
また、新たなフェムトセル基地局の運用が開始される場合にこのフェムトセル基地局とセル領域が重なる他のフェムトセル基地局に対する使用可能周波数リストを再作成することにより、各フェムトセル基地局の運用開始タイミングの前後関係に依存せず、各フェムトセル基地局が周波数資源を公平かつ有効に活用することが可能となる。
【００９３】
また、本発明の第２の実施形態によれば、各フェムトセル基地局３０’に対して通信需要に応じて周波数資源を動的に割り当てることができるので、各フェムトセル基地局３０’に適正な量の周波数資源を配分することが可能である。
【００９４】
なお、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００９５】
例えば、本明細書の通信システム１の処理における各ステップは、必ずしもシーケンス図として記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。例えば、通信システム１の処理における各ステップは、シーケンス図として記載した順序と異なる順序で処理されても、並列的に処理されてもよい。
【００９６】
また、フェムトセル基地局３０および管理サーバ１０に内蔵されるＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどのハードウェアを、上述したフェムトセル基地局３０および管理サーバ１０の各構成と同等の機能を発揮させるためのコンピュータプログラムも作成可能である。また、該コンピュータプログラムを記憶させた記憶媒体も提供される。
【符号の説明】
【００９７】
１０、１０’      管理サーバ
１２      インターネット
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ    通信端末
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ    フェムトセル基地局
１１０    未使用周波数リスト保持部
１３０    リスト比較部
１４０、３４０  ネットワーク通信部
１５０、１５２    使用可能周波数リスト作成部
３１０    ＧＰＳアンテナ
３２０    ＧＰＳ受信部
３３０    認証用メモリーカード
３５０    周波数設定部
３６０    無線通信部
３６２    無線アンテナ
３６４    アンテナ共用器
３６６    受信処理部
３６８    送信処理部
【図１】
0005402771.tif 000002
【図２】
0005402771.tif 000003
【図３】
0005402771.tif 000004
【図４】
0005402771.tif 000005
【図５】
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【図６】
0005402771.tif 000007
【図７】
0005402771.tif 000008
【図８】
0005402771.tif 000009
【図９】
0005402771.tif 000010
【図１０】
0005402771.tif 000011
【図１１】
0005402771.tif 000012